Zilfa, hamzar Suyani...: Degradasi Senyawa Permetrin dengan Menggunakan Zeolit Alam Terpilar...
ABSTRACT
Permethryn is a synthetic pyrethroid pesticides which is lees toxic to mammals and very toxic to fish, water insects and microorganisms. The permethryn compound degradation research had been done by sonolysis method using natural zeolyte supported TiO2-anatase as catalyst on the treatment of certain condition.
Degradation is done sonolysis method using ultrasonic wave with at frequency 45 KHz. The samples are permethryn 96,1 % and narural zeolyte supported TiO2-anatase as catalyst which can accelerate the degradation quickly and efficiently. Meanwhile, UV spectrophotometer is used to analyze samples at a wavelength of 272 nm.
As a result, using the sonolysis could degrade the permethryn compound 20 mg/L at 40oC and 120 minutes of irra-diation time, without the addition of natural zeolyte supported TiO2-anatase reached 22,23 %, and the degradation permethryn 20 mg/L at 40oC and irradation time 75 minutes with the addition of 50 mg natural zeolyte supported TiO2-anatase up to 81,10 % by 75 minutes of radiation time.
Keywords: Degradation, permethryn, TiO2-anatase, zeolyte, sonolysis.
ABSTRAK
Permetrin merupakan golongan insektisida piretroid sintetik yang kurang toksik bagi mamalia tapi sangat toksik
bagi ikan, serangga dan mikroorganisme air Penelitian tentang degradasi senyawa permetrin telah dilakukan dengan menggunakan zeolit alam terpilar TiO2-anatase secara sonolisis pada beberapa kondisi perlakuan..
Degradasi dilakukan secara sonolisis menggunakan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 45 KHz. Sampel yang digunakan adalah permetrin 96,1%. Sedangkan zeolit alam terpilar TiO2-anatase digunakan sebagai katalis untuk membantu degradasi secara cepat dan efisien. Hasil iradiasi dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer UV pada panjang gelombang 272 nm.
Degradasi permetrin 20mg/L pada suhu 40oC dan waktu iradiasi 120 menit, tanpa penambahan zeolit alam terpilar TiO2- anatase mencapai 22,23%. Sedangkan degradasi permetrin 20 mg/L pada suhu 40oC dan waktu iradiasi 75 menit dengan penambahan 50 mg zeolit alam terpilar TiO2- anatase menghasilkan 81,10 %.
Kata kunci: Degradasi, permetrin, TiO2-anatase, zeolit, sonolisis.
DEGRADASI SENYAWA PERMETRIN DENGAN MENGGUNAKAN ZEOLIT ALAM
TERPILAR TiO2-ANATASE SECARA SONOLISIS
Zilfa, Hamzar Suyani, Safni, Novesar Jamarun Laboratorium Kimia Analisa Terapan MIPA UNAND
e-mail: zilfa_58@yahoo.com
(Diterima tgl : 01-11-2010; Disetujui tgl : 18-05-2011)
PENDAHULUAN
Pestisida merupakan salah satu hasil teknologi modern yang mempunyai peranan penting dalam meningkatkan kesejahteraan rakyat. Penggunaan pestisida perlu dikelola sede-mikian rupa, sehingga manfaatnya dapat dioptimalkan dan efek samping yang mem-bahayakan dapat ditekan sekecil mungkin1,6. Mengingat pestisida merupakan zat yang be-racun, maka penggunaan yang tidak bijaksana jelas akan menimbulkan efek samping bagi kesejahteraan manusia, sumber daya hayati dan lingkungan1,2,16.
Pestisida yang sering dipakai adalah permetrin, karena harganya murah dan mudah didapatkan.
Permetrin adalah suatu piretroid sintetik
yang telah digunakan sebagai pembasmi serangga yang efektif yang mempunyai sifat tidak berbau, dan dapat membasmi serangga apabila sudah berkontak dengan serangga tersebut. Permetrin termasuk jenis pestisida organoklorin yang mempunyai dua diastomer dengan bahan kimia dan berbeda secara fisik dan toxikologikal. Teknik penentuan
adalah dengan menggunakan peralatan High Performance Liquid Chromatography (HPLC) dan gas kromatografi3,4,5.
Munawir Khasanah telah melakukan penelitian organoklorin di perairan Indonesia yaitu di muara-muara sungai Sumatera, Teluk Jakarta dan lain-lain ternyata kadar pestisida yang diperoleh sudah melewati ambang batas yang diperbolehkan untuk kehidupan biota laut seperti yang ditetapkan Kementerian Lingkungan Hidup3,7. Untuk menanggulangi limbah pestisida ini telah banyak dilakukan penelitian seperti membakar, namun akan menimbulkan masalah baru yaitu terjadinya pembentukan senyawa baru seperi senyawa klorin, karbon monoksida dan lain-lain2,4,8. Telah dilakukan penelitian degradasi permetrin dengan menggunakan 200 mg zeolit alam persen degradasi 52 % dan 8 mg TiO2-anatase persen degradasi 45 % pada suhu 40o C selama waktu iradiasi 120 menit secara sonolisis.
Untuk meningkatkan efisiensi dan tingkat degradasi lebih baik dan lebih tinggi telah dilakukan penelitian dengan menggunakan zeolit alam terpilar TiO2-anatase secara sonolisis9,11.
Zeolit alam sangat banyak terdapat di Indonesia karena sifatnya yang unik yaitu mempunyai struktur sangkar dan mempunyai molekul air didalamnya melalui pemanasan menyebabkan molekul air mudah lepas dan juga zeolit merupakan padatan asam Bronsted melalui pengaturan perbandingan Si/Al dalam kerangka kristal sehingga zeolit spesifik sebagai katalisator20. Dengan demikian maka zeolit berpotensi besar digunakan untuk penanggulangan limbah diantaranya limbah pestisida5,8. Sedangkan material yang sering digunakan lagi adalah TiO2-anatase karena bersifat semikonduktor sehingga dapat mengoksidasi pencemar senyawa organik yang mengakibatkan terjadinya
Zilfa, hamzar Suyani...: Degradasi Senyawa Permetrin dengan Menggunakan Zeolit Alam Terpilar...
degradasi senyawa tersebut6,11,19. Terjadinya pensuportan oleh TiO2-anatase pada zeolit akan menghasilkan degradasi lebih banyak dan efisiensi pemakaian material, dengan adanya getaran ultrasonik pada media air maka terbentuk radikal OH dan dengan adanya zeolit terpilar TiO2 maka terjadi pembentukan OH yang banyak dan terlebih dahulu melalui adsorpsi oleh zeolit sehingga penguraian pencemar semakin banyak dan degradasi semakin tinggi7,9,10.
METODOLOGI PENELITIAN Bahan Dan Alat
Bahan
Senyawa Permetrin 96,1% v/v, acetonitril p.a, TiO2–anatase (Ishihara Sangya LTD.Japan, dan zeolit alam jenis mordenit berasal dari tasikmalaya yang telah diaktifkan, akuades
Alat
Sonikator dengan kuat getar 45 KHz, spektrofotometer,Uv-Vis, sentrifuse 6500 rpm, dan alat gelas lainnya
Zeolit terpilar TiO2
Preparasi katalis zeolit terpilar TiO2
Tahap ini meliputi preparasi Na-zeolit, pilari-sasi zeolit dengan TiO2 .
Preparasi Na-Zeolit
Zeolit alam asal Tasikmalaya jenis mordenit (Laniwati,1999) diayak menggunakan pengayak berukuran 250 mesh. Kemudian dicuci dengan aquades, disaring, dan dikeringkan dalam oven. Zeolit ini kemudian dijenuhkan dengan NaCl sambil diaduk selama 24 jam, kemudian dicuci dengan air bebas mineral. Pencucian ini bertujuan
untuk menghilangkan ion klorida yang mungkin terdapat pada permukaan Na-Zeolit dan dilakukan sampai filtrat yang diperoleh menjadi jernih dan menunjukkan uji negatif terhadap larutan AgNO3.
Pilarisasi Zeolit
Na-Zeolit didispersikan ke dalam air bebas ion (deionized water) dan diaduk dengan pengaduk magnet selama 5 jam. Na-Zeolit yang telah terdispersi kedalam air bebas ion dituangkan sedikit demi sedikit ke larutan Titan sampai diperoleh perbandingan tertentu. Hasil interkalasi dipisahkan dengan penyaringan vakum kemudian dicuci beberapa kali dengan air bebas ion sampai terbebas dari ion klorida. Zeolit alam asal tasikmalaya jenis mordenit yang telah terinterkalasi kompleks titan dikeringkan dalam oven pada temperatur 110oC-120°C. Setelah kering, sampel digerus sampai halus kemudian diayak menggunakan pengayak ukuran 100 mesh. Hasil ayakan dikalsinasi pada temperatur 350°C selama 12 jam hasil ini disebut zeolit terpilar TiO2.
Prosedur Kerja.
Larutan induk dibuat dengan cara mengen-cerkan 5 mikroliter permetrin 96,1% (b/b) dengan acetonitril ke dalam labu ukur 25 ml. Pengukuran panjang gelombang dilakukan dengan membuat beberapa variasi konsen-trasi permetrin yaitu (10, 20, 30, 40, 50) ppm, lalu diukur absorban serapan maksimum dari senyawa permetrin dengan menggunakan spektrofotometer UV-VIS.
Larutan permetrin dengan konsentrasi 20 mg/L disonolisis dengan variasi suhu, lalu diukur absorban dengan Spektrofotometer UV-VIS. Pada kondisi suhu optimum 20 mg/L permetrin
disonolisis dengan variasi waktu, lalu diukur absorban dengan spektrfotometer UV-VIS. Selanjutnya dilakukan sonolisis dengan variasi jumlah, waktu zeolit alam terpilar TiO2-anatase. Hasil sonolisis disentrifus selama 15 menit untuk memisahkan TiO2 -anatase terpilar zeolit alam dengan larutannya, filtratnya lalu diukur absorbanya dengan spektrofotometer UV-VIS. Perbedaan serapan awal dengan serapan akhir setelah disonolisis yang dideteksi dengan spektrofotometer UV-VIS menunjukkan adanya senyawa permetrin yang telah terdegradasi.
HASIL DAN DISKUSI
Penentuan Panjang Gelombang Senyawa Permetrin
Pengukuran serapan maksimum permetrin dilakukan pada daerah panjang gelombang 200-400nm. Dari hasil spektrum beberapa variasi konsentrasi didapatkan panjang gelombang maksimum pada 272-274 nm. Pada
Gambar 2 memperlihatkan dengan kenaikan
konsentrasi didapatkan kenaikan absorban secara kontinyu pada panjang gelombang 272 nm. Dengan ini dapat dikatakan bahwa senyawa permetrin menyerap sinar UV pada panjang gelombang 272 nm4. Untuk proses degradasi selanjutnya dilihat dari spektrum linier maka konsentrasi yang dipakai adalah 20 mg/L. Hal ini diasumsikan bahwa seandainya terdegradasi 100 % masih terlihat absorban paling kecil adalah 0,00213.
Gambar 2. Spektrum Panjang Gelombang Maximum Permetrin dengan Variasi Konsentrasi dari Bawah ke Atas
Zilfa, hamzar Suyani...: Degradasi Senyawa Permetrin dengan Menggunakan Zeolit Alam Terpilar...
Pengaruh Suhu Terhadap Degrad
Pengaruh Waktu Terhadap Irradiasi Gambar 4 memperlihatkan pengaruh waktu
degradasi, semakin lama waktu degradasi maka senyawa permetrin semakin banyak terdegradasi, namun perubahan terbesar adalah pada waktu 120 menit maka diambil waktu optimum adalah 120 menit dan untuk efisien alat juga disini lebih bagus pada 120 menit karena setelah 120 menit alat ultra-sonik memperlihatkan getaran agak lemah. Terjadinya degradasi akibat dipengaruhi oleh reaksi dialisis pada air oleh getaran ultrasonic11,15.
Gambar 3. Pengaruh Suhu Terhadap Degradasi Permetrin 20 mg/ L dengan Waktu Irradiasi 60 menit.
Gambar 4. Pengaruh Waktu Irradiasi Terhadap Degradasi Permetrin 20 mg/L dengan Suhu 40oC
Gambar 3 memperlihatkan bahwa % degradasi terbesar adalah pada suhu 40oC,hal ini disebabkan bahwa degradasi senyawa permetrin paling banyak pada suhu 40oC, sedangkan sebelum suhu 40oC belum terdegradasi secara sempurna setelah lebih dari 40oC % degradasi menurun. Sebenarnya permetrin terdegradasi lebih sempurna tapi absorban sudah dipengaruhi oleh intermediet-intermediet yang lain yang mempengaruhi atau memperbesar absorban, atau biasa juga disebabkan oleh sifat scattering12,14.
Reaksi homolisis air yang terjadi dalam proses sonolisis H2O H• + •OH H• + O 2 HO2• •OH + ½ O2 2 •OH H2O2 2 HO2• H 2O2+O2
Air diubah menjadi radikal H+ dan radikal OH- sebagai radikal bebas utama yang
ber-peran dalam reaksi degradasi dan kecepatan pembentukan OH- tersebut dipengaruhi oleh efisiensi sonolisis. Radikal ini mampu men-Radikal ini mampu men-guraikan limbah organik karena potensial oksidasinya yang tinggi. Radikal OH- yang dihasilkan tersebut juga dapat bergabung satu sama lain membentuk H2O2 . Untuk meningkatkan efisiensi degradasi sonolisis ditambahkan katalis yang dapat meningkatkan produksi radikal OH- sehingga mempercepat proses degradasi16,18.
Pengaruh Penambahan TiO2-anatase
Ter-pilar Zeolit Alam Terhadap Degradasi Gambar 5. Memperlihatkan pengaruh
penambahan zeolit alam terpilar TiO2-anatase (katalis) pada waktu sonolisis 75 menit, bahwa persen degradasi bertambah seiring pertambahan jumlah katalis, dimana jumlah katalis yang optimal adalah 50 mg sementara semakin besar jumlah katalis persen dengradasi adalah tetap. Berarti disini terjadi antar aksi antara zeolit dan TiO2-anatase, dimana fungsi dari TiO2-anatase adalah mengoksidasi dan memperbanyak radikal OH, sedangkan zeolit berfungsi sebagai peningkatan mineralisasi, karena pada pengikatan zeolit dengan TiO2 adalah berbentuk Ti-O-Si, dengan demikian terjadi proses yang sinergis antara zeolit dan TiO27,8.
Gambar 5. Pengaruh Jumlah TiO2-zeolit Terhadap Degradasi Permetrin 20 mg/L dengan Waktu
Zilfa, hamzar Suyani...: Degradasi Senyawa Permetrin dengan Menggunakan Zeolit Alam Terpilar...
Pengaruh Waktu Irradiasi Setelah
Penam-bahan TiO2-anatase Terpilar Zeolit Alam
Terhadap Tingkat Degradasi.
Pengaruh waktu dengan penambahan zeolit alam terpilar TiO2-anatase pada proses iradiasi adalah semakin lama waktu persen degradasi semakin tinggi. Gambar 6 memperlihatkan bahwa waktu yang menghasilkan persen de-gradasi terbesar adalah pada waktu 75 menit yaitu 81,10 %, sedangkan semakin lama waktu iradiasi persen degradasi agak menurun ini disebabkan semakin lama proses irradiasi larutan semakin jenuh sehingga mengaki-batkan terjadinya efek scattering, penurunan degradasi tidak terlalu signifikan.
KESIMPULAN
Dari hasil yang didapatkan ternyata degradasi permetrin 40 derjat celcius tanpa penambahan zeolit alam terpilar TiO2-anatase waktu iradiasi
120 menit adalah 22,23 %, sedangkan dengan pemakaian 50 mg zeolit alam terpilar TiO2 -anatase adalah 81,10 % pada waktu iradiasi 75 menit. Disini dapat direkomendasikan bahwa pemakaian zeolit alam yang dipilar dengan TiO2anatase menghasilkan degradasi lebih besar dan pemakian waktu lebih pendek, dan juga dapat diasumsikan bahwa zeolit alam Indonesia dapat berpotensi lebih besar pemanfaatannya.
DAFTAR PUSTAKA
1. H. Lutnicka, Degradation of Pyren-throids in An Aquatic, J.Wat. Res, 33(16): 341-346, (1999).
2. V. T. Riza dan Gayatri, IngatlahBahaya
Pestisida, Bunga Rampai Residu Pesti-sida dan Alterntifnya, PestiPesti-sida, Action
Net Work (PAN), Jakarta, 1994. 3. K. Munawir, Pemantauan Kadar
Pes-tisida Organoklorin, J. Osenologi dan
Limnologi di Indonesia, 37: 13-23,
(2005).
4. E. Garcia, Validated HPLC methode for quantifying permethrin in pharmaceu-tical formulation, J. Pharmaceupharmaceu-tical, 24, (2001).
5. J. Wang, B. Guo, X. Zhang, J. Han, J. Wu, Sonocatalytic Degradation of Methyl Orange in the presence of TiO2 Catalysts and Catalytic Activity Comparison of Rutile and Anatase, J.
Ultrasonic Sonochemistry, 12:
331-337, (2005).
6. M. Chun Lu, Effect of Adsorbents COATED With Titanium Dioxide On The Photocatalytic Degradation Of Propoxur J. Chemosphere, 38(3):617-627,(1999)
7. G. Tezcanly-Guyer, N. H. Ince, Degra-dation and toxicity reduction of textile,
J. Ultrasonic Sonochemistry,
10:235-240. (2003).
8. H. Destaillats, Application of Ultra-sound in NAPL, J. Environ. Sci.
Tech-nol., 35: 3019-3024, (2001).
9. Zilfa, Safni, H. Suyani, N. Jamarun,
Degradasi Senyawa Permetrin Dengan Menggunakan TiO2-Anatase Dan Zeo-lit Alam Secara Sonolisis, J. Ris. Kim, 2, 2, 194-199 (2009).
10. S. Javier, The Combination of Hetero-geneous Photocatalysis With Chemical and Physical Operation: A Tool for Im-proving the Photoproses Performance,
J, of Photochemistry and Photobiology C: Photchemistry Revieus, 7 (2006)
127-144. A. Hiskia, Sonolytic, Photo-lytic, and Photocatalytic decomposition of Atrazine in the presence of Polyoxo-metalates, J. Environ. Sci. Technol., 35: 2358-2364, (2001).
11. D. Setiawan, P. Handoko. Preparasi Katalis Cr / Zeolit Melalui Modofikasi Zeolit Alam FMIPA Jember.
12. K. Tanaka. Improved Photocatalytic activity of Zeolit- and Silica- Incorporated TiO2. J.of Hazardous
Materials B 137 (2006) 947-951
13. M.B. Kasiri, Degradation Of Acid Blue 74 using Fe-ZSM5 Zeolite as a heterogeneous photo-Fenton Catalyst.
J.Applied Catalysis B: Environmental
84 (2008) 9-15.
Tabel 1. Perbedaan Hasil Degradasi Tanpa dan Dengan Penambahan 0,05 g TiO2-anatase
Zilfa, hamzar Suyani...: Degradasi Senyawa Permetrin dengan Menggunakan Zeolit Alam Terpilar...
14. A. Hiskia, Sonolytic, Photolytic, and Photocatalytic decomposition of Atra-zine in the presence of Polyoxometa-lates, J. Environ. Sci. Technol., 35: 2358-2364, (2001).
15. Safni, Maizatisna, Zulfarman, dan T. Sakai, Degradasi Zat Warna Naphtol
Blue Black Secara Sonolisis dan
Fotoli-sis dengan Penambahan TiO2-anatase,
J. Ris. Kim., 1(1): 43-48, (2007).
16. Safni, U. Lukman, F. Febrianti, Degra-dasi Zat Warna Sudan I Secara Sonoli-sis dan FotoliSonoli-sis dengan Penambahan TiO2-anatse, J. Ris. Kim., 1(2): 164-170, (2008).
17. Safni, Z. Zuki, C. Haryati, Maizatisna, Degradasi Zat Warna Alizarin Secara
Sonolisis dan Fotolisis dengan Penam-bahan TiO2-anatase, J. Pilar Sains, 17(1): 31-38, (2008).
18. Safni, Zulfarman, D. F. Wulandari, Maizatisna, Degradasi Indigo Carmin Secara Sonolisis dan Fotolisis dengan Penambahan TiO2-anatase, J. Sains
MIPA, 14(3): 143-149, (2008).
19. Safni, Zulfarman, F. Sari, Degradasi Methanil Yellow Secara Sonolisis dan Fotolisis dengan Penambahan TiO 2 -anatase, (2009), will be submitted. 20. Y. Era, Safna, H. Suyani, T. Sakai,
Degradasi Senyawa Paraquat Dalam Pestisida Gramoxone® Secara Fotolisis Dengan Penambahan TiO2-Anatase, J.
